题目：基于计算机视觉和定位设备的三维注册技术研究

论文选题源于国家863 计划课题“支持移动终端的多人协同虚拟环境及开发工具的研究”，其中基于移动设备的人机交互技术是该课题需要解决的一个核心问题。移动设备上的人机交互要求系统能够将虚拟环境和真实场景进行融合，为了实现增强现实系统中虚拟世界和现实世界的“对准”，需要对三维注册技术进行研究。论文主要工作是研究并实现基于计算机视觉的三维注册方法和基于设备的三维注册方法，并以此为基础构建了一个增强现实原型系统，该系统已经应用于“支持移动终端的多人协同虚拟环境及开发工具的研究”课题。本文的具体内容包括以下几个方面：（1） 实现了一种基于平面结构上自然特征的三维注册方法。该方法使用KLT跟踪算法检测和跟踪场景中平面结构上的自然特征，对匹配点对集合应用RANSAC算法鲁棒性地计算单应性矩阵，从而实现三维注册。该方法还采用了一种特征点集更新策略，能够根据当前可以成功跟踪的特征点数量周期性地进行特征点检测，保证总有足够的特征点参与计算。（2） 实现了一种基于无线电磁跟踪设备的三维注册方法。该方法采用电磁跟踪设备LIBERTY LATUS作为定位设备，预先通过手眼标定确定LIBERTY LATUS发射器与摄像机之间的坐标变换关系，从而可以从发射器的方位计算出摄像机的方位。该方法还针对LIBERTY LATUS发射器在距离接收器较远时测得的位置数据抖动的问题，采用卡尔曼滤波对位置数据进行估计平滑。（3） 构建了一个基于计算机视觉和设备的增强现实原型系统。该系统能够根据环境情况在两类注册方法间进行切换。